火电厂电气设备接地故障检修处理研究

火电厂电气设备接地故障检修处理研究

袁志博

大唐国际张家口发电公司   河北省张家口市  075000

摘要：火电厂生产运行体系中，电气设备是影响生产安全和经济效益的关键因素，也是设备检修工作应当关注的重点内容。本文以电气设备故障检修工作为例，对常见故障类型进行分析，说明故障检修工作的一般流程，以此为提升生产安全水平，提升企业经济效益奠定良好基础。

关键词：火电厂；电气设备；故障检修

在火电厂生产运行中，利用接地线、接地网及接地极等方式，将电气设备某一部分与大地相连，能够为故障电流或雷电流提供泄流通道，消除设备运行中出现的静电及电磁干扰现象。但是在接地系统出现故障时，也会造成保护、开关出现误动或拒动现象，给设备运行安全造成影响。及时准确排除电气设备接地故障，是日常运维检修工作应当关注的重点内容。

1、火电厂电气设备接地系统类型

电气设备接地系统根据功能和运行安全要求，主要分为如下几种类型：（1）工作接地，主要布置在火电厂变压器和发电机中性点位置；（2）保护接地，主要是位于设备不带电金属部位，在出现漏电电流时，电源开关直接保护动作跳闸，起到保护人身安全作用；（3）防雷接地，主要是通过大地释放雷击电流，确保设备、建筑物及人身安全；（4）防静电接地，主要是避免静电带来的易燃易爆现象，避免电子元器件受损；（5）屏蔽接地，主要是通过在屏蔽体和大地之间布置永久电气连接，有效消除电磁干扰现象[1]。

2、电气设备常见接地故障现象

2.1 继电保护二次回路两点接地

继电保护二次回路正常情形下有且只能有一点接地，但是在回路绝缘老化或检修误操作时，会形成两点接地或多点接地现象，进而造成电气设备无法正常运行。例如在电流互感器出现两点接地时，会直接造成保护拒动，尤其是在接地点较为接近情形下，过流保护无法采集故障电流，造成保护拒动。但是在接地点出现电势差时，则会造差动回路中出现不平衡电流，也会造成差动保护误动[2]。而在电压互感器出现两点接地时，则会出现阻抗测量不够精准现象，使得系统出现保护拒动或故障测距错误现象。

2.2 热工回路屏蔽电缆两端接地

热工回路屏蔽电缆两端接地故障主要是由于电气设备出现安全规程执行不到位或电缆破损等原因造成，在正常情形下，屏蔽层单端接地能够有效消除外部电磁干扰带来的感应电势，但是在出现两端接地时，则会由于电势差原因，通过大地形成环流现象，进而对运行信号产生干扰。在《继电保护和安全自动装置技术规程》中，对电气屏蔽电缆布置方式有明确规定，但是由于热工系统测量回路为弱电回路，以此在两端接地情形下产生的环流现象对电气设备运行安全产生的影响更为显著。

2.3 直流控制回路接地故障

火电厂电气系统中，断路器及重要辅机设备都是以直流电源控制方式为主，但是由于电缆破损、二次插头故障、分合闸线圈等故障现象的存在，将会直接造成直流系统接地，出现开关拒挑或误跳现象，对安全生产带来影响。

2.4 防雷接地可能出现的问题

防雷接地是火电厂电气设备运行中较为常见的现象，问题产生原因也较为复杂。在部分火电厂基建设计中，没有注意道路及建筑物出入口的均压带设计，在出现雷击时出现接地电势升高、跨步电压过大现象，造成通行人员安全事故。在施工过程中，施工人员出现随意开挖敷设现象，也会造成避雷针接地装置与主接地网的接地点与其他设备距离不符合要求，在出现雷击时造成设备受损现象。在接地网搭接焊接没有依照规范进行防腐处理，或焊药清理不到位情形下，也会造成接地点在运行中出现腐蚀、断裂现象，由于接地电阻变化而造成安全事故[3]。在日常运维中，接地网腐蚀过于严重或避雷器泄露电流监测不到位，同样会造成不同形式的系统故障或安全事故。

2.5 电气设备保护接地可能出现的问题

电气设备保护接地主要是通过零线作用，确保系统保持安全运行状态。但是在零线出现故障时，同样会造成较为严重的安全故障。以当前多数火电厂采用的TN-C系统为例，如出现设备外壳漏电时，将会形成零线与相线短路，保护跳闸现象。如出现零线断线现象，则会造成所有单相设备组成星形负载，并使零线带电而存在安全隐患，同时也会由于部分线路由于负荷或电压过低，设备无法正常运行现象。在零线断线与设备外壳漏电同时发生时，还有可能会造成接零失去作用，对工作人员人身安全造成隐患。

3、火电厂电气设备接地故障检修流程

3.1 收集线路杆塔参数

火电厂电气设备接地故障检修是一项系统性工作，需要依照规范要求，采用合适方法进行处理，本课题研究中，以MOA限制过电压法为例，对检修工作流程进行说明。在该方法应用中，首先需要全面采集线路杆塔参数，基于不同导线型号差异，分析接地故障过电电压对电气设备的具体影响，进而确定过电压最大值。

3.2 构建双端系统输电模型

利用所采集的数据构建双端系统输电模型，精准界定过电压极大时电源阻抗范围。本课题研究中，设计输电线路长度为600km，导线型号为铜芯铝绞线8XLGJ-500/45，在人工操作时，电压残压峰值为1489kV，电流为1A，在出现雷击时，残压峰值为1642kV，以此模型进行后续分析。

3.3 界定过电电压极大时电源阻抗范围

在模型构建完成后，需综合考虑高压电网等效运行情况，准确界定电源阻抗范围，根据火电厂电气设备运行情况，将等效高压系统电源正序阻抗设定为X1，变化范围设定为30~160Ω。在进行电气设备检修时，在导线线路范围内设置20个接地点，所有接地点间隔距离一致。在出现接地故障时，根据线路电压值变化情况，即可准确判断接地故障出现的具体位置。在明确线路故障位置后，通过对电源阻抗调整，即可根据模型计算出对应的阻抗范围。

3.4 接地故障现象的具体处理

由于电气设备接地故障类型较为复杂，因此在检修工作中，还需要采用进一步细化方法，判断接地故障的具体类型，为故障处理提供参考。对于电流互感器二次侧两点接地，可以采用检测永久接地点及中性点电流方式进行判断；对于电压互感器二次侧两点接地，则可以采用永久接地点串入滑线电阻方式进行处理。对于直流控制系统接地故障排查，应当先采用直流绝缘监测方式，判断出接地支路，之后逐一对直流负荷进行切除，准确排查故障点。对于直流故障造成的误动作设备，则应当先切换至备用电源，再依据照明、信号、操作的顺序进行排查。对于热工屏蔽回路接地故障，由于测量误差影响较大，因此应先对接地线进行断线排查，在确认无误后，再利用掐流表进行多点接地点排查，直至准确查出故障点。电缆接地故障现象主要是采用直流电桥法进行，将完好的芯线与故障芯线短接构成换线，通过对电缆电阻进行准确测定，最终确定准确的故障点。在故障排查完成后，及时根据安全规程要求和运维检修工作要求，采取合适的方法进行处理，以此确保电气设备运行安全。

4、结束语

火电厂电气设备接地故障类型较为复杂，对安全生产带来的影响较为显著，因此对运维检修工作人员而言，必须要提升对接地故障检修处理的重视程度，采用科学方法做好运维检修工作，及时将故障隐患消除在萌芽状态，以此才能够为生产安全管理提供有效保障，为火电厂经济效益实现奠定良好基础。

参考文献

[1]闫文浩.火电厂电气设备接地故障检修方法研究[J].设备管理与维修,2022(06):41-42.

[2]景万里.火力发电厂电气设备检修故障及对策[J].中国新技术新产品,2021(10):76-78.

[3]杜文华,张魁.火电厂电气设备常见接地故障及排查方法[J].华电技术,2018,40(12):20-23+26+77-78.